一种处理量测断面时延的电力系统动态状态更新方法技术方案

本发明专利技术公开了一种处理量测断面时延的电力系统动态状态更新方法，在电力系统动态状态估计的基础上利用时延的量测断面修正最新的状态滤波值。首先，利用当前动态状态滤波值进行倒推，计算时延量测断面下的状态倒推值。接着，计算状态倒推值误差的协方差、当前状态滤波值与状态倒推值误差的交叉协方差，计算当前状态滤波值的协方差。然后，计算时延断面下的状态滤波值的协方差以及量测值协方差，并计算两者的交叉协方差。最后，利用时延断面量测值和状态倒推值，计算状态更新值，并计算状态更新值的协方差。本发明专利技术由于在动态状态估计计算过程中处理了由量测断面时延的问题，从而在发生量测时延时提高了动态状态估计的精度。而且易于与已有的动态状态估计软件相结合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种处理量测断面时延的电力系统动态状态更新方法，属于电力系统运行和控制

技术介绍
在电力系统迅速发展以及电力市场逐步推行的现阶段，系统的结构和运行方式日趋复杂，因此对能量管理系统(energy management system,EMS)在系统分析、决策方面的要求也越来越高。系统实时状态监控是EMS的重要组成部分，其中状态估计可以实现对系统当前运行状态的安全监视，因此是电力系统运行和控制中不可或缺的部分。状态估计分为静态状态估计和动态状态估计，静态状态估计进行系统当前潮流断面的运行状态解算，结果提供给安全监控、稳定控制等系统使用。针对当前所面临的超大规模系统运行状态监测，要实现系统经济分配、安全预估和预防控制等在线功能，仅有系统当前运行状态的信息是远远不够的，还需要获得系统运行状态的预报信息。动态状态估计除了拥有静态状态估计的功能外，还能够实时提供系统运行状态的预报值，准确而全面地掌握电力系统的实际运行状态，体现了动态状态估计的重要性。为了确定电力系统的安全与经济状况，保证电力系统实时数据的质量就成为进一步提高动态状态估计在线应用水平的关键。随着电力系统的迅速发展，各个时段的运行状态必须得到实时的监测和控制。在实际量测数据中，由于现场遥测装置及传输通道可能出现的故障，遥测装置出现不同的采样率、预处理时间和数据通信延迟，因而会出现量测系统中量测量不同步到达SCADA中心的现象。当r>正常时刻产生的量测在较晚时刻到达监控中心时，动态状态估计的实时跟踪性能将受到影响。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种处理量测断面时延的电力系统动态状态更新方法。利用了当前电力系统状态滤波值并结合时延断面数据对不准确的动态状态跟踪值进行更新，以期提高动态状态估计的估计精度，进而提高整个数据系统的质量和可靠性。技术方案：提供一种处理量测断面时延的电力系统动态状态更新方法，包括以下步骤：(1)读取k-1量测断面中的数据，包括：电网模型参数以及前一断面的电力系统动态估计值，并在k-1断面下进行动态估计，求得状态滤波值xk-1|k-1，最优滤波增益矩阵kk-1，最优滤波方差阵Pk-1|k-1，计算步骤为：a.预测步：xk+1|k=Fkxk+GkPk+1|k=FkPk|kFkT+Qk]]>b.滤波步：xk+1|k+1=xk+1|k+Kk+1(Zk+1-h(xk+1|k))Kk+1=Pk+1|k+1Hk+1TRk+1-1Pk+1|k+1=(Pk+1|k-1+Hk+1TRk+1-1Hk+1)-1]]>(2)当k量测断面数据未按时传输到达时，在k+1量测断面下，利用k-1量测断面的状态滤波值计算当前的状态预测值xk+1|k-1和状态滤波值xk+1|k+1。(3)计算状态倒推关联矩阵：Fk|k+1=Fk+1|k-1]]>利用当前的状态预测值xk+1|k-1计算时延量测断面下状态倒推值：x^k|k+1=E(xk|Zk+1)=ΔFk|k+1(x^k+1|k+1-Qk+1,kHk+1′(Hk+1Pk+1|k-1Hk+1′+Rk+1)vk+1)=Fk|k+1E(xk+1-vk+1|k|Zk+1)]]>在实际计算中，为了提高计算效率，可以简化为：x^k|k+1′=(x^k+1|k+1+x^k-1|k-1)2]]>(4)计算k+1断面下状态倒推值误差的协方差：cov(vk+1,k|Zk+1)=ΔPk+1,k|k+1vv=Qk+1,k-Qk+1,kHk+1′Sk+1-1Hk+1Qk+1,k]]>同时，计算当前状态滤波值与状态倒推值误差的交叉协方差：cov(xk+1,vk+1,k|Zk+1)=ΔPk+1,k|k+1xv=Qk+1,k-Pk+1,k-1Hk+1TSk+1-1Hk+1Qk+1,k]]>在此基础上计算当前状态滤波值的协方差：cov(xk+1|Zk+1)=ΔPk+1|k+1=Pk+1|k-1-Pk+1|k-1×Hk+1′Sk+1-1Hk+1Pk+1|k-1]]>(5)结合步骤(4)中得到的各协方差值，计算时延断面下的状态滤波值的协方差：cov(xk|Zk+1)=ΔPk|k+1=Fk,k+1[cov(xk+1|Zk+1)+cov(xk+1,k|Zk+1)-cov(xk+1,vk+1,k|Zk+1)-cov(xk+1,vk+1,k|Zk+1)′]Fk,k+1′=Fk,k+1[Pk+1|k+1+Pk+1,k|k+1vv-Pk+1,k|k+1xv-Pk+1,k|k+1′xv]Fk,k+1′]]>同时，计算时延断面的量测值协方差：ocv(zk|Zk)=ΔSk=HkPk|k+1Hk′+Rk]]>在此基础上，计算当前状态滤波值和时延断面的交叉协方差：cov(xk+1,zk|Zk+1)=ΔPk+1,k|k+1xz=cov[xk+1,HkFk,k+1(xk+1-vk+1)+wk|Zk+1]=(Pk+1|k+1-Pk+1,k|k+1xv)Fk,k+1′Hk′]]>(6)利用时延的k断面量测数据和状态倒推值，在步骤(4)和(5)中已求得的协方差计算基础上计算状态更新值：x^k+1|k=x^k+1|k+1+Pk+1,k|k+1xzSk-1(zk-h(x^k|k+1))]]>最后，计算状态更新值的协方差：Pk+1|k=Pk+1|k+1-Pk+1,k|k+1xzSk-1Pk+1,k|k+1xz′]]>传统的电力系统动态状态估计中，利用连续的量测断面进行状态跟踪，获得电网当前的运行状态估计值。根据前一量测断面的状态滤波值预测下一量测断面的状态量，在下一量测断面数据传输到达时，利用该量测数据并结合状态预测值进行状态滤波，得到动态状态估计值。量测数据经数据采集与监控系统(supervisory control and data acquisition，SCADA)并以若干分钟为一断面集中上报至调度中心，动态状态估计亦以若干分钟进行一次计算。然而，通信传输通常会出现部分量测数据时延到达或丢失等情况，导致在某一断面下的状态动态跟踪无法连续进行。并且监控系统有不同类型的数据源，例如SCADA和安全稳定控制这两种系统的不同时序信息源。因此，在传统电力系统传统动态状态估计中处理此类不同时序量测数据是保证动态状态估计结果更接近于真值的关键。本专利技术在动态状态估计的基础上，对量测断面延迟到达时重新计算了各状态量间的协本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理量测断面时延的电力系统动态状态更新方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)读取k‑1量测断面中的数据，包括：电网模型参数以及前一断面的电力系统动态估计值，并在k‑1断面下进行动态估计，求得状态滤波值xk‑1|k‑1，最优滤波增益矩阵kk‑1，最优滤波方差阵Pk‑1|k‑1；(2)当k量测断面数据未按时传输到达时，在k+1量测断面下，利用k‑1量测断面的状态滤波值计算当前的状态预测值xk+1|k‑1和状态滤波值xk+1|k+1；(3)计算状态倒推关联矩阵：Fk|k+1=Fk+1|k-1]]>利用xk+1|k‑1计算时延量测断面下状态倒推值：x^k|k+1=E(xk|Zk+1)=ΔFk|k+1(x^k+1|k+1-Qk+1,kHk+1′(Hk+1Pk+1|k-1Hk+1′+Rk+1)vk+1)=Fk|k+1E(xk+1-vk+1|k|Zk+1)]]>在实际计算中，为了提高计算效率，可以简化为：x^k|k+1′=(x^k+1|k+1+x^k-1|k-1)2]]>(4)计算k+1断面下状态倒推值误差的协方差：cov(vk+1,k|Zk+1)=ΔPk+1,k|k+1vv=Qk+1,k-Qk+1,kHk+1′Sk+1-1Hk+1Qk+1,k]]>同时，计算当前状态滤波值与状态倒推值误差的交叉协方差：cov(xk+1,vk+1,k|Zk+1)=ΔPk+1,k|k+1xv=Qk+1,k-Pk+1,k-1Hk+1′Sk+1-1Hk+1Qk+1,k]]>在此基础上计算当前状态滤波值的协方差：cov(xk+1|Zk+1)=ΔPk+1|k+1=Pk+1|k-1-Pk+1|k-1×Hk+1′Sk+1-1Hk+1Pk+1|k-1]]>(5)结合步骤(4)中得到的各协方差值，计算时延断面下的状态滤波值的协方差：cov(xk|Zk+1)=ΔPk|k+1=Fk,k+1[cov(xk+1|Zk+1)+cov(vk+1,k|Zk+1)-cov(xk+1,vk+1,k|Zk+1)-cov(xk+1,vk+1,k|Zk+1)′]Fk,k+1′=Fk,k+1[Pk+1|k+1+Pk+1,k|k+1vv-Pk+1,k|k+1xv-Pk+1,k|k+1′xv]Fk,k+1′]]>同时，计算时延断面的量测值协方差：cov(zk|Zk)=ΔSk=HkPk|k+1Hk′+Rk]]>在此基础上，计算此两者的交叉协方差：cov(xk+1,zk|Zk+1)=ΔPk+1,k|k+1xz=cov[xk+1,HkFk,k+1(xk+1-vk+1,k)+wk|Zk+1]=(Pk+1|k+1-Pk+1,k|k+1xv)Fk,k+1′Hk′]]>(6)利用时延的k断面量测数据和状态倒推值，在已步骤(4)和(5)中已求得的协方差计算基础上计算状态更新值：x^k+1|k=x^k+1|k+1+Pk+1,k|k+1xzSk-1(zk-h(x^k|k+1))]]>最后，计算状态更新值的协方差：Pk+1|k=Pk+1|k+1-Pk+1,k|k+1xzSk-1Pk+1,k|k+1xz′.]]>...

【技术特征摘要】
1.一种处理量测断面时延的电力系统动态状态更新方法，其特征在于，包
括以下步骤：
(1)读取k-1量测断面中的数据，包括：电网模型参数以及前一断面的电
力系统动态估计值，并在k-1断面下进行动态估计，求得状态滤波值xk-1|k-1，最
优滤波增益矩阵kk-1，最优滤波方差阵Pk-1|k-1；
(2)当k量测断面数据未按时传输到达时，在k+1量测断面下，利用k-1量
测断面的状态滤波值计算当前的状态预测值xk+1|k-1和状态滤波值xk+1|k+1；
(3)计算状态倒推关联矩阵：
Fk|k+1=Fk+1|k-1]]>利用xk+1|k-1计算时延量测断面下状态倒推值：
x^k|k+1=E(xk|Zk+1)=ΔFk|k+1(x^k+1|k+1-Qk+1,kHk+1′(Hk+1Pk+1|k-1Hk+1′+Rk+1)vk+1)=Fk|k+1E(xk+1-vk+1|k|Zk+1)]]>在实际计算中，为了提高计算效率，可以简化为：
x^k|k+1′=(x^k+1|k+1+x^k-1|k-1)2]]>(4)计算k+1断面下状态倒推值误差的协方差：
cov(vk+1,k|Zk+1)=ΔPk+1,k|k+1vv=Qk+1,k-Qk+1,kHk+1′Sk+1-1Hk+1Qk+1,k]]>同时，计算当前状态滤波值与状态倒推值误差的交叉协方差：
cov(xk+1,vk+1,k|Zk+1)=ΔPk+1,k|k+1xv=Qk+1,k-Pk+1,k-1Hk+1′Sk+1-1Hk+1Qk+1,k]]>在此基础上计算当前状态滤波值的协方差：...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永辉，陆子刚，卫志农，孙国强，袁阳，杨雄，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32